JP4403969B2 - 紙葉類鑑別装置及び紙葉類鑑別方法 - Google Patents

Description

本発明は、紙葉類の真偽判定を行う紙葉類鑑別装置、特に、磁性体を含むインクによって印刷された部分を有する紙葉類の真偽判定を行う紙葉類鑑別装置及び紙葉類鑑別方法に関する。

紙幣、有価証券、商品券などの紙葉類の真偽を判定する手段として、従来、磁性体を含むインクによってそれらの紙葉類に文字、図形、記号などを印刷しておき、その印刷部を磁気検出可能な磁気センサによって検出し、検出した磁気情報を予め同じ手段にて得られた本物の紙葉類からの磁気情報と比較して真偽を判定することが行われている（例えば特許文献１参照）。

図９はこのような紙葉類の真偽判定を行う紙葉類鑑別装置の構成を示す図である。この紙葉類鑑別装置は、磁気センサである磁気ヘッド１１０と鑑別部１２０から構成されている。

磁気ヘッド１１０は、ギャップ部１１１を有するコア１１２と、コア１１２に巻回されたバイアス用コイル１１３及び検出用コイル１１４からなる。そして、バイアス用コイル１１３には直流もしくは交流のバイアス電流を流しておき、予めギャップ部１１１にバイアス磁界を形成しておく。また、鑑別部１２０には、予め本物の紙葉類の磁気印刷部から得られた検出情報が図示しないメモリに記憶されている。

上記のように構成された紙葉類鑑別装置に紙葉類１００を搬送方向に沿って搬送すると、紙葉類１００の磁気印刷部１０１が磁気ヘッド１１０のギャップ部１１１を通過する際に、その磁気印刷部１０１の磁気特性に応じてギャップ部１１１の磁界が変化する。これにより、コア１１２を介して検出用コイル１１４に磁界の変化に応じた電圧変化が誘起され、その電圧変化が磁気印刷部１０１の検出信号として鑑別部１２０に入力される。

鑑別部１２０では、入力された磁気印刷部１０１の検出信号と、予め記憶されている本物の紙葉類の情報とを比較し、紙葉類１００の真偽を判定する。
特開２００２−２０２３５３号公報

しかしながら、上記のような従来の紙葉類鑑別装置では、紙葉類の磁気印刷部から得られる磁気情報は微小であるので、紙葉類の磁気印刷部と磁気ヘッドとを接触させて検出する必要がある。このため、長期にわたる使用により磁気ヘッドが磨耗し、寿命が短くなるとともに、磁気ヘッドのギャップ部に磁性体のカスなどが付着することにより特性変化が生じ、真偽判定ができなくなるという問題点がある。

また、上記の磁気ヘッドの磨耗による寿命の問題を解決するために、磁気ヘッドと磁気印刷部を離した非接触状態で磁気情報を得る場合には、磁気ヘッドからの検出信号のＳ／Ｎ比（Signal／Noise Ratio）が悪化し、正しい真偽判定ができなくなる。

また、紙葉類と磁気ヘッドとの間に距離変動が起きると、次のような問題点が生じる。
紙葉類と磁気ヘッドとの距離が一定の場合、磁気ヘッドの出力信号（検出信号）Ｓは次式で与えられる。

Ｓ＝α（Ｍ／ｒ） （１）
ここで、Ｍは紙葉類の磁気印刷部からの磁気情報、ｒは磁気ヘッドと磁気印刷部との距離、αは定数である。

しかし、磁気ヘッドと紙葉類との間の距離ｒは、紙葉類の搬送機構の影響により距離変動ｒ_eを伴い、非接触で磁気ヘッドから紙葉類の磁気情報を検出した場合、実際の磁気情報は、磁気印刷部からの磁気情報をＩとすると、次式で与えられる。

Ｓ＋ΔＳ＝α（Ｉ／ｒ＋ｒ_e） （２）
このように、非接触で磁気情報を得る場合、紙葉類に搬送方向に対して垂直方向の距離変動ｒ_eが生じると、磁気情報に誤差ΔＳが発生して正しく紙葉類が検出できないという問題点があった。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、紙葉類の磁気情報を非接触で正しく検出することができ、検出素子の寿命が長く、紙葉類の正確な真偽判定を行うことができる紙葉類鑑別装置及び紙葉類鑑別方法を提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、紙葉類の磁気情報を検出して該紙葉類の真偽判定を行う紙葉類鑑別装置において、前記紙葉類から該紙葉類の搬送面に対して垂直方向に距離ｒだけ離れた位置に配置された第１の磁気検出素子と、前記第１の磁気検出素子から更に前記垂直方向に距離Δｒだけ離れた位置に配置された第２の磁気検出素子と、予め所定の磁気情報をメモリに記憶した鑑別部と、を備え、前記第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子から得られた磁気情報の信号レベルをそれぞれＳ１，Ｓ２としたとき、前記鑑別部は、Ｓ＝Δｒ｛Ｓ１・Ｓ２／（Ｓ１−Ｓ２）｝なる式に従って信号レベルＳを求め、求められた前記信号レベルＳに基づく磁気情報と前記メモリに記憶された磁気情報とを比較して前記紙葉類の真偽を判定することを特徴とする紙葉類鑑別装置が提供される。

このような紙葉類鑑別装置によれば、第１の磁気検出素子と第２の磁気検出素子から得られた磁気情報と予めメモリに記憶された磁気情報とを比較して紙葉類の真偽を判定するので、磁気検出素子の紙葉類からの距離の影響を除去することが可能となり、紙葉類からの安定した磁気情報が得られる。

本発明の紙葉類鑑別装置及び紙葉類鑑別方法によれば、紙葉類から該紙葉類の搬送方向に対して垂直方向に距離ｒだけ離れた位置に配置された第１の磁気検出素子と、更に垂直方向に距離Δｒだけ離れた位置に配置された第２の磁気検出素子とから得られた磁気情報と予めメモリに記憶された磁気情報とを比較して紙葉類の真偽を判定するので、磁気検出素子の紙葉類からの距離の影響を除去することが可能となり、紙葉類の磁気情報を非接触で正しく検出することができ、検出素子の寿命が長く、紙葉類の正確な真偽判定を行うことができるという利点がある。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る紙葉類鑑別装置の構成図である。この紙葉類鑑別装置は、紙幣、有価証券、商品券などの紙葉類の磁気情報を検出して該紙葉類の真偽判定を行う紙葉類鑑別装置であり、紙葉類１の両端側に形成された磁気印刷部（図示せず）の磁気情報を検出すためのセンサヘッド１０、２０と、予めメモリ（図示せず）に所定の磁気情報（本物の紙葉類の磁気情報）を記憶した鑑別部２から構成されている。

センサヘッド１０は、図２に示すように、紙葉類１から該紙葉類１の搬送方向Ｘに対して垂直方向Ｙに距離ｒだけ離れた位置に配置された第１のＭＩ素子（磁気検出素子）１１と、第１のＭＩ素子１１から更に垂直方向Ｙに距離Δｒだけ離れた位置に配置された第２のＭＩ素子１２を備えている。センサヘッド２０も同様に、第１のＭＩ素子２１と第２のＭＩ素子２２を備えている。

そして、鑑別部２は、上記第１のＭＩ素子１１、２１及び第２のＭＩ素子１２、２２から得られた磁気情報と予めメモリに記憶された磁気情報とを比較して紙葉類１の真偽を判定する。

図３は上述の各ＭＩ素子（磁気−インピーダンス素子）の構成を示す斜視図である。このＭＩ素子は、ガラス３０上にスパッタリングにより成膜された磁性膜をフォトプロセスなどでつづら折り状にパターニングした磁性体３１と、その上に巻回したコイル３２から構成されている。

このＭＩ素子は、ホール素子や磁気抵抗素子に比べて、磁界に対して高感度であることが知られており、紙葉類１とセンサヘッド１０、２０との距離を十分に離しても微小な磁気情報を検出することが可能である。

図４にＭＩ素子の磁界−インピーダンス特性を示す。横軸はＭＩ素子に印加される磁界の強度[Ｏｅ]、縦軸はＭＩ素子の高周波信号印加時におけるインピーダンス[Ω]を示している。ＭＩ素子に印加される磁界が変化すると、ＭＩ素子は図示のようにインピーダンスが変化する。

一般に、ＭＩ素子のインピーダンスと磁界の関係は０磁場付近では安定しない。このため、本ＭＩ素子は電流センサとして、コイル３２に所定のバイアス電流を流し、コイル３２からバイアス磁界Ｂを印加して、インピーダンスの変化が磁界に比例する領域にシフトさせ、動作磁界Ａが得られるようにしている。

図５は第１の実施の形態の回路構成を示すブロック図である。３１ａ、３２ａは第１のＭＩ素子１１の磁性体、コイルであり、３１ｂ、３２ｂは第２のＭＩ素子１２の磁性体、コイルである。また、１３ａ、１３ｂは固定抵抗、１４ａ、１４ｂは整流回路、１５ａ、１５ｂは増幅回路、１６ａ、１６ｂは負帰還磁場発生回路、１７ａ、１７ｂはバイアス磁場発生回路、１８ａ、１８ｂは発振回路である。

発振回路１８ａ、１８ｂより第１のＭＩ素子１１、第２のＭＩ素子１２にそれぞれ数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの高周波信号を印加すると、第１のＭＩ素子１１、第２のＭＩ素子１２は紙葉類１から発生した磁界に比例してインピーダンスが変化する。そのため、整流回路１４ａ、１４ｂの入力部の信号は紙葉類１からの磁界に比例した振幅を持つ高周波信号となる。この信号は、整流回路１４ａ、１４ｂ、増幅回路１５ａ、１５ｂを経て、増幅された所定の信号となる。

上記増幅回路１５ａ、１５ｂの出力信号は、第１のＭＩ素子１１、第２のＭＩ素子１２からのセンサ出力、つまり紙葉類１の磁気情報として鑑別部２に入力されるとともに、負帰還磁場発生回路１６ａ、１６ｂに入力される。これは、レンジアビリティの向上及び温度特性の改善とバイアス磁石のバラツキの影響の回避等の目的で、第１のＭＩ素子１１、第２のＭＩ素子１２に巻かれたコイル３２ａ、３２ｂを用い、負帰還磁場を印加させるための信号として、負帰還磁場発生回路１６ａ、１６ｂを介して負帰還電流をコイル３２ａ、３２ｂに供給し、第１のＭＩ素子１１、第２のＭＩ素子１２に外部磁界に比例した磁場を印加するようにしている。

また上述のように、ＭＩ素子の磁界とインピーダンスの変化が線形性のある領域に動作点をシフトさせるために必要なバイアス電流を流すためのバイアス磁場発生回路１７ａ、１７ｂもコイル３２ａ、３２ｂに接続されている。

同様に、センサヘッド２０からも同様の磁気情報が鑑別部２に取り込まれるが、回路構成はセンサヘッド１０と同じであるので、説明は省略する。
上記鑑別部２に取り込まれたセンサヘッド１０からの信号、つまり第１のＭＩ素子１１、第２のＭＩ素子１２からの出力信号Ｓ１、Ｓ２は、次式（３）、（４）で与えられる。

Ｓ１＝α（Ｉ／ｒ） （３）
Ｓ２＝α（Ｉ／ｒ＋Δｒ） （４）
式（３）及び式（４）から距離ｒ₀の成分を除去すると、磁気情報に伴うセンサヘッド１０の出力信号Ｓは、次式で表される。

Ｓ＝Δｒ[Ｓ１・Ｓ２／（Ｓ１−Ｓ２）] （５）
このように、鑑別部２内のマイクロコンピュータなどの処理回路でセンサヘッド１０からの信号を処理することにより、紙葉類１からの距離の影響を除去することが可能となり、紙葉類１の搬送方向に対して垂直方向のセンサヘッド１０の距離変動に関係なく、紙葉類１からの安定的な磁気情報を得ることができる。

そして、上記の紙葉類１の磁気情報Ｓと、予め鑑別部２のメモリ内に格納されている磁気情報とを比較し、パターンの種類などを判定して、紙葉類１の真偽判定を行う。
このようにして、紙葉類１の磁気情報を非接触で正しく検出することができ、検出素子の寿命が長く、紙葉類１の正確な真偽判定を行うことができる。

図６は本発明の第２の実施の形態に係る紙葉類鑑別装置の構成図である。この紙葉類鑑
別装置は、紙葉類１の両端側に形成された磁気印刷部（図示せず）の磁気情報を検出すためのセンサヘッド４０、５０と、予めメモリ（図示せず）に所定の磁気情報（本物の紙葉類の磁気情報）を記憶した鑑別部２から構成されている。

センサヘッド４０は、図７に示すように、紙葉類１に所定の接圧で接触するスペーサ３３と、このスペーサ３３上に紙葉類１から該紙葉類１の搬送方向Ｘに対して垂直方向Ｙに所定の距離ｒだけ離れた位置に配置されたＭＩ素子（磁気検出素子）４１を備えている。センサヘッド５０も同様の構成であり、ＭＩ素子５１を備えている。

また、上記スペーサ３３は、フッ素樹脂（テフロン（登録商標））からなり、紙葉類１の搬送方向Ｘに対して紙葉類１と接触する曲率面を有し、その接触面と対向する位置に設けられた切欠き部にＭＩ素子を配置して位置決めを行っている。また、ＭＩ素子は接着剤によりスペーサ３３上に固定されている。ＭＩ素子の構成及びその特性は、図３及び図４に示す通りである。

図８は第２の実施の形態の回路構成を示すブロック図である。３１、３２はＭＩ素子４１の磁性体、コイル、１３は固定抵抗、１４は整流回路、１５は増幅回路、１６は負帰還磁場発生回路、１７はバイアス磁場発生回路、１８は発振回路である。

発振回路１８よりＭＩ素子４１に数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの高周波信号を印加すると、ＭＩ素子４１は紙葉類１から発生した磁界に比例してインピーダンスが変化する。そのため、整流回路１４の入力部の信号は紙葉類１からの磁界に比例した振幅を持つ高周波信号となる。この信号は、整流回路１４、増幅回路１５を経て、増幅された所定の信号となる。

上記増幅回路１５の出力信号は、ＭＩ素子４１からのセンサ出力、つまり紙葉類１の磁気情報として鑑別部２に入力されるとともに、負帰還磁場発生回路１６に入力される。これは、レンジアビリティの向上及び温度特性の改善とバイアス磁石のバラツキの影響の回避等の目的で、ＭＩ素子４１に巻かれたコイル３２を用い、負帰還磁場を印加させるための信号として、負帰還磁場発生回路１６を介して負帰還電流をコイル３２に供給し、ＭＩ素子４１に外部磁界に比例した磁場を印加するようにしている。

また上述のように、ＭＩ素子４１の磁界とインピーダンスの変化が線形性のある領域に動作点をシフトさせるために必要なバイアス電流を流すためのバイアス磁場発生回路１７もコイル３２に接続されている。

同様に、センサヘッド５０からも同様の磁気情報が鑑別部２に取り込まれるが、回路構成はセンサヘッド４０と同じであるので、説明は省略する。
上記鑑別部２に取り込まれたセンサヘッド４０からの信号、つまりＭＩ素子４１からの出力信号Ｓ１は、次式（６）で与えられる。

Ｓ１＝α（Ｉ／ｒ） （６）
そして、上記の紙葉類１の磁気情報Ｓ１と、予め鑑別部２のメモリ内に格納されている磁気情報とを比較し、パターンの種類などを判定して、紙葉類１の真偽判定を行う。その際、ＭＩ素子４１の紙葉類１からの距離ｒはスペーサ３３の存在により一定となり、距離の影響を受けることはない。

このようにして、紙葉類１の磁気情報を非接触で正しく検出することができ、検出素子の寿命が長く、紙葉類１の正確な真偽判定を行うことができる。

本発明の第１の実施の形態に係る紙葉類鑑別装置の構成図である。 第１の実施の形態のセンサヘッドの構成を示す説明図である。 ＭＩ素子の構成を示す斜視図である。 ＭＩ素子の磁界−インピーダンス特性を示す図である。 第１の実施の形態の回路構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る紙葉類鑑別装置の構成図である。 第２の実施の形態のセンサヘッドの構成を示す説明図である。 第２の実施の形態の回路構成を示すブロック図である。 従来の紙葉類鑑別装置の構成図である。

符号の説明

１ 紙葉類
２ 鑑別部
１０，２０ センサヘッド
１１，２１ 第１のＭＩ素子
１２，２２ 第２のＭＩ素子
１４，１４ａ，１４ｂ 整流回路
１５，１５ａ，１５ｂ 増幅回路
１６，１６ａ，１６ｂ 負帰還磁場発生回路
１７，１７ａ，１７ｂ バイアス磁場発生回路
１８，１８ａ，１８ｂ 発振回路
３０ ガラス
３１ 磁性体
３２ コイル
３３ スペーサ
４０，５０ センサヘッド
４１，５１ ＭＩ素子

Claims (3)

1. 紙葉類の磁気情報を検出して該紙葉類の真偽判定を行う紙葉類鑑別装置において、
   前記紙葉類から該紙葉類の搬送面に対して垂直方向に距離ｒだけ離れた位置に配置された第１の磁気検出素子と、
   前記第１の磁気検出素子から更に前記垂直方向に距離Δｒだけ離れた位置に配置された第２の磁気検出素子と、
   予め所定の磁気情報をメモリに記憶した鑑別部と、
   を備え、
   前記第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子から得られた磁気情報の信号レベルをそれぞれＳ１，Ｓ２としたとき、前記鑑別部は、Ｓ＝Δｒ｛Ｓ１・Ｓ２／（Ｓ１−Ｓ２）｝なる式に従って信号レベルＳを求め、求められた前記信号レベルＳに基づく磁気情報と前記メモリに記憶された磁気情報とを比較して前記紙葉類の真偽を判定することを特徴とする紙葉類鑑別装置。
2. 前記磁気検出素子は、ＭＩ素子であることを特徴とする請求項１記載の紙葉類鑑別装置。
3. 紙葉類の磁気情報を検出して該紙葉類の真偽判定を行う紙葉類鑑別方法において、
   前記紙葉類から該紙葉類の搬送面に対して垂直方向に距離ｒだけ離れた位置に第１の磁気検出素子を配置するとともに、
   前記第１の磁気検出素子から更に前記垂直方向に距離Δｒだけ離れた位置に第２の磁気検出素子を配置し、
   前記第１の磁気検出素子及び第２の磁気検出素子から得られた磁気情報の信号レベルをそれぞれＳ１，Ｓ２としたとき、Ｓ＝Δｒ｛Ｓ１・Ｓ２／（Ｓ１−Ｓ２）｝なる式に従って信号レベルＳを求め、求められた前記信号レベルＳに基づく磁気情報を、メモリに予め記憶した磁気情報と比較して前記紙葉類の真偽を判定することを特徴とする紙葉類鑑別方法。

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